几种典型非晶合金的结构“缺陷”与其性质的关系研究

Full understanding the atomic structure and structure-property relationship in amorphous alloys is helpful to improve their performance and application. This project will employ the classic molecular dynamics simulation to investigate the structural "defects" in Cu50Zr50, Ni33Zr67, Ni80P20 and Zr50Cu40Al10 amorphous alloys, in order to uncover the basic property and spatial distribution of structural "defects", and also to reveal the close correlation between structure "defects" and room temperature stability, mechanical property, and relaxation in amorphous alloys. On this basis, we will try many treatments to change the concentration and spatial distribution of structure "defects" to achieve the improvement of room temperature stability and mechanical property for amorphous alloys. The best treatment will be selected, and then tested and verified by experiments. The results of this project will provide a theoretical basis for the performance improvement of amorphous alloys. It will save much money to search the best treatment by simulations.

充分了解非晶合金的原子结构以及结构与性能之间的关系有助于非晶合金性能的改善，促进非晶合金的应用。本项目利用经典分子动力学模拟等手段，主要研究Cu50Zr50，Ni33Zr67,Ni80P20和Zr50Cu40Al10等几种典型非晶合金的结构“缺陷”，揭示他们的基本特征和空间分布规律，同时研究结构“缺陷”与室温稳定性，力学性能以及弛豫之间的密切关系。在此基础之上，尝试通过各种方法改变结构“缺陷”的浓度和空间分布情况，进而实现非晶合金室温稳定性和力学性能的改善。同时，筛选出最优处理措施，通过实验方法进行验证。项目成果为改善非晶合金的性能提供理论依据，通过模拟手段寻找最优处理措施可节省成本。

非晶合金是一种具有优良性能的新型材料。本项目主要使用经典分子动力学模拟手段，着重研究几种典型非晶合金中结构“缺陷”的基本特征以及其与非晶稳定性，力学性能以及弛豫行为等的密切关系，并尝试通过各种手段改变“缺陷”浓度及其空间分布，以实现对于非晶合金性能的调控。.通过三年的研究，基本上完成了项目计划书中的预定目标任务，部分数据已经发表。项目共发表学术论文12篇。.在已经发表的研究工作中，一些比较有特色的成果如下：.1、研究了Zr50Cu50非晶合金中结构“缺陷”的基本特征，同时表明了结构“缺陷”位于非晶双体分布函数第一谷附近。研究了结构“缺陷”参数的寿命，表明其在非晶合金稳定性中起着非常重要的作用。.2、研究了Zr50Cu50非晶合金在压缩变形中断键的重要角色，研究了各种结构参数对于断键的影响。.3、研究了Mg65Cu25Y10非晶合金以及微量添加Ag元素的储氢行为，结果表明该合金优良的储氢性能可能与其中所含的大量结构“缺陷”有关。.4、研究了Zr50Cu50非晶合金的原子结构和力学行为在高压下的异常行为，可能与Zr-Zr键在高压下出现异常缩短现象有关。.5、研究了Y原子的微量添加对于Mg-Cu非晶合金原子结构以及力学性能的影响。研究了微量添加Al或者Ag对于Zr-Cu非晶合金原子结构和力学性能的不同影响。.6、利用第一性原理分子动力学研究了Fe-Si二元合金的熔体结构，发现在两个共晶点处发现结构转变现象。.